Thuộc tính
Nội dung
Tiếng Anh (English)
Văn bản gốc/PDF
Lược đồ
Liên quan hiệu lực
Liên quan nội dung
Thuộc tính
Tải về
Các bản dự thảo

Đang tải văn bản...

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7635:2007 về Kỹ thuật mật mã - Chữ ký số

Số hiệu:	TCVN7635:2007	Loại văn bản:	Tiêu chuẩn Việt Nam
Nơi ban hành:	***	Người ký:	***
Ngày ban hành:	Năm 2007	Ngày hiệu lực:
ICS:	35.040	Tình trạng:	Đã biết

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7635 : 2007

KỸ THUẬT MẬT MÃ - CHỮ KÝ SỐ

Cryptography technique - Digital signature

Lời nói đầu

TCVN 7635:2007 do Tiểu Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/JTC 1/SC 27 “Các kỹ thuật mật mã” biên soạn trên cơ sở dự thảo đề nghị của Ban cơ yếu Chính phủ, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Trong giao dịch giấy tờ truyền thống chữ ký tay là phương tiện để xác thực nguồn gốc và nội dung của văn bản. Chữ ký tay còn có khả năng chống chối bỏ, nghĩa là người gửi sau khi đã ký vào văn bản thì không thể chối bỏ chữ ký của mình và văn bản sau khi được ký thì không thể thay đổi được nội dung. Đối với văn bản điện tử chữ ký tay không còn đảm bảo được các tính năng nói trên, vì vậy chữ ký số điện tử (gọi tắt là chữ ký số) được sử dụng để thay thế vai trò của chữ ký tay.

Chữ ký số được biểu diễn dưới dạng một chuỗi số nhị phân. Nó được tạo ra trên cơ sở sử dụng tập hợp các quy tắc và tập hợp các tham số để xác định danh tính người gửi (người ký) cũng như kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu. Phương tiện cơ bản để thực hiện chữ ký số là kỹ thuật mật mã. Mỗi chữ ký số được thể hiện trên một lược đồ xác định gọi là lược đồ chữ ký số. Lược đồ này bao gồm ba thành tố: thuật toán chữ ký số, thuật toán hàm băm và thuật toán tạo số giả ngẫu nhiên. Thuật toán chữ ký số gồm thuật toán ký và thuật toán kiểm tra. Người gửi sử dụng thuật toán ký và khóa bí mật để tạo ra chữ ký số, người nhận (người kiểm tra) sử dụng thuật toán kiểm tra và khóa công khai tương ứng để kiểm tra đồng thời tính chân thực của thông điệp dữ liệu và tính chân thực của chữ ký số do người gửi tạo ra. Mỗi người sở hữu một cặp khóa bao gồm khóa công khai (giả thiết là được công bố một cách công khai) và khóa bí mật (được giữ bí mật tuyệt đối). Bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra chữ ký số của một người nào đó bằng cách sử dụng khóa công khai của người này. Quá trình tạo chữ ký số chỉ có thể được thực hiện bởi người sở hữu khóa bí mật. Thuật toán hàm băm là biến đổi toán học dùng để thu gọn văn bản ban đầu (còn gọi là thông điệp dữ liệu) nhằm tạo ra bản tóm lược của thông điệp. Bản tóm lược này sẽ là đầu vào của thuật toán tạo chữ ký số. Chữ ký số được đính kèm với thông điệp dữ liệu đã được ký. Trong quá trình kiểm tra chữ ký số, thuật toán hàm băm cũng được áp dụng như trong quá trình tạo chữ ký. Thuật toán tạo số giả ngẫu nhiên dùng để tạo ra các số giả ngẫu nhiên (độc lập, đồng xác suất) làm tham số trong lược đồ chữ ký số (xem Hình 1). Tiêu chuẩn này quy định 3 thuật toán đó.

...

Bạn phải đăng nhập hoặc đăng ký Thành Viên TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.

Mọi chi tiết xin liên hệ: ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66

Thuật toán hàm băm mô tả trong Tiêu chuẩn này được xây dựng dựa trên tài liệu: Tiêu chuẩn hàm băm an toàn (Mỹ): FIPS 180-2: Secure Hash Standard, ban hành ngày 1 tháng 8 năm 2001.

Hình 1 - Mô tả quá trình tạo và kiểm tra chữ ký số

KỸ THUẬT MẬT MÃ - CHỮ KÝ SỐ

Cryptography technique - Digital signature

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các chữ ký số sử dụng trong hoạt động giao dịch điện tử của mọi tổ chức, công dân Việt Nam và tổ chức, công dân nước ngoài có quan hệ kinh tế - xã hội với tổ chức, công dân Việt Nam.

2. Tài liệu viện dẫn

...

3. Thuật ngữ và định nghĩa, thuật ngữ viết tắt

3.1. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau đây:

3.1.1. Thông điệp dữ liệu (data message)

Dữ liệu sẽ được ký. Trong quá trình kiểm tra chữ ký thì đó là dữ liệu đã được ký.

Trong tiêu chuẩn này, thông điệp dữ liệu thường được gọi tắt là thông điệp.

3.1.2. Chữ ký số (digital signature)

Một chuỗi số, kết quả của phép biến đổi mật mã trên thông điệp dữ liệu nhằm cung cấp một phương tiện để kiểm tra tính xác thực của nguồn gốc thông điệp dữ liệu, tính toàn vẹn của dữ liệu và tính không thể chối bỏ của người đã ký.

3.1.3. Hàm băm (hash function)

...

1. tính một chiều hay tính kháng tiền ảnh: Không thể tìm được trong thời gian cho phép một thông điệp có giá trị băm cho trước.

2. tính kháng tiền ảnh thứ hai: Cho trước thông điệp M1, không thể tìm được trong thời gian cho phép một thông điệp M2 khác M1 sao cho giá trị băm của M1 và M2 là như nhau:

3. tính kháng xung đột: Không thể tìm được hai chuỗi bit khác nhau có cùng một giá trị băm.

3.1.4. Quá trình tạo chữ ký số (digital signature generation)

Quá trình sử dụng thuật toán chữ ký số và khóa bí mật để tạo ra chữ ký số cho thông điệp.

3.1.5. Quá trình kiểm tra chữ ký số (digital signature verification)

Quá trình dùng thuật toán chữ ký số và khóa công khai để kiểm tra chữ ký số của thông điệp.

3.1.6. Bộ tạo số giả ngẫu nhiên (pseudorandom number generator)

Thiết bị hay thuật toán dùng để tạo ra một dãy các số giả ngẫu nhiên xuất hiện một cách độc lập thống kê và đồng xác suất.

...

ASE

Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến (Advanced Encryption Standard)

EM SA

Phương pháp định dạng sử dụng trong thuật toán chữ ký số kèm phụ lục (Encoding Method for Signatures with Appendix)

FIPS

Tiêu chuẩn xử lý thông tin Liên bang Mỹ (Federal Information Processing Standard) được ban hành bởi Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (National Institute of Standard and Technology-NIST)

GCD

Ước số chung lớn nhất (Greatest Common Divisor)

hexa

...

I2OSP

Hàm cơ sở chuyển đổi từ dạng số nguyên sang chuỗi octet (Integer-to-Octet-String Primitive)

LCM

Bội số chung nhỏ nhất (Least Common Multiplier)

MGF

Hàm tạo mặt nạ (Mask generation function)

octet

Bộ 8 bit (còn có thể hiểu là một byte), được xem như một ký tự trong hệ đếm cơ số 256 biểu diễn dưới dạng một cặp chữ số của hệ đếm cơ số 16 (hexa)

OS2IP

...

PKCS

Tiêu chuẩn mật mã khóa công khai (Puplic Key Cryptography Standard) do Phòng thí nghiệm RSA (Mỹ) ban hành

PSS

Lược đồ ký xác suất (Probabilistic Signature Scheme)

RSA

Tên của hệ mã do ba nhà toán học Rivest, Shamir và Adleman sáng tạo ra

RSAVP

Phép toán cơ sở phục vụ cho kiểm tra chữ ký RSA

RSASP

...

RSASSA

Lược đồ ký RSA kèm phụ lục (RSA Signature Scheme with Appendix)

SHA

Thuật toán băm an toàn (Secure Hash Algorithm)

Word

Từ (32 bit)

4. Khái quát

4.1. Tiêu chuẩn này quy định 3 thành phần cần thiết cho lược đồ chữ ký số. Thành phần thứ nhất là thuật toán chữ ký số RSA-PSS được mô tả trong Phần 5. Thành phần thứ 2 là thuật toán hàm băm SHA-256 được mô tả trong Phần 6 và thành phần cuối cùng là thuật toán số giả ngẫu nhiên dùng AES-128 được mô tả trong Phần 7. Những tiêu chuẩn về các tham số sử dụng trong thuật toán chữ ký số RSA-PSS được đề cập tới trong Phần 8.

4.2. Chữ ký số là một dạng chữ ký điện tử được sử dụng để xác minh người đã ký thông điệp và tính nguyên vẹn của nó.

...

4.4. Khi khóa công khai được sử dụng để kiểm tra chữ ký không tương ứng với khóa bí mật đã được dùng trong việc tạo ra chữ ký thì không thể kết luận về tính chân thực của chữ ký đó.

Một cơ chế cần được thiết lập để gắn kết khóa công khai với danh tính của người giữ khóa bí mật tương ứng. Cơ chế này có thể đạt được nhờ sự chứng thực bởi bên thứ ba được tin cậy. Những nội dung về dịch vụ chứng thực không thuộc phạm vi của tiêu chuẩn này.

5. Thuật toán chữ ký số RSA-PSS

Các ký hiệu

Ký hiệu phép đồng dư, ví dụ: a º b (mod c) có nghĩa là a và b có cùng số dư khi chia cho c

Biểu diễn của bản mã dưới dạng một số nguyên trong khoảng từ 0 đến n-1

...

Số mũ bí mật RSA

Nghịch đảo của e theo môđun p-1 (e·dP º 1 mod (p-1))

Nghịch đảo của e theo môđun q-1 (e·dQ º 1 mod (q-1))

Số mũ công khai RSA

...

GCD(.,.)

Ước chung lớn nhất của 2 số nguyên không âm

emBits

Độ dài dự kiến theo bit của EM

emLen

Độ dài dự kiến theo octet của EM

hLen

Độ dài đầu ra của hàm băm theo octet

...

Khóa bí mật RSA

LCM(., . ,.)

Bội số chung nhỏ nhất của một danh sách các số nguyên không âm

Biểu diễn của thông điệp dưới dạng một số nguyên trong khoảng từ 0 đến n-1

Thông điệp dưới dạng chuỗi octet

mask

...

maskLen

Độ dài dự kiến của chuỗi mặt nạ theo octet

MGF

Hàm tạo mặt nạ

mgfSeed

Mầm tạo mặt nạ, là một chuỗi octet

mLen

Độ dài của thông điệp M theo octet

...

(n, e)

Khóa công khai RSA

p, q

Hai nhân tử nguyên tố của môđun RSA (n = p·q)

qlnv

Là số nguyên dương nghịch đảo của q theo môđun p, tức là q · qlnv º 1 mod p

Biểu diễn của chữ ký dưới dạng số nguyên giữa 0 và n-1

...

sLen

Độ dài phần phụ thêm của EM SA-PSS theo octet

Số nguyên không âm

Biểu diễn của x dưới dạng chuỗi octet

xLen

Độ dài chủ định của chuỗi octet X thu được từ x

l(n)

...

Toán tử nối

5.2. Thuật toán RSA

5.2.1. Khóa công khai RSA

Khóa công khai RSA bao gồm 2 thành phần:

Môđun RSA, là một số nguyên dương

Số mũ công khai RSA, là một số nguyên dương

...

5.2.2. Khóa bí mật RSA

Khóa bí mật RSA có một trong hai dạng biểu diễn:

5.2.2.1. Dạng biểu diễn thứ nhất gồm cặp (n, d) với:

Môđun RSA, là một số nguyên dương

Số mũ bí mật RSA, là một số nguyên dương

Số mũ bí mật d là số nguyên dương nhỏ hơn l(n) thỏa mãn

e · d º 1 (mod l(n)).

...

Nhân tử thứ nhất, là số nguyên dương

Nhân tử thứ hai, là số nguyên dương

Là số nguyên dương sao cho e · dP º 1 mod (p-1)

Là số nguyên dương sao cho e · dQ º 1 mod (q-1)

qlnv

...

5.3. Các hàm cơ sở chuyển đổi dữ liệu

5.3.1. Hàm cơ sở chuyển đổi dữ liệu số nguyên sang dạng chuỗi octet

I2OSP (x, xLen)

Chức năng:

Chuyển số nguyên không âm x thành một chuỗi octet có độ dài xLen

Đầu vào:

Số nguyên không âm cần chuyển đổi

...

Chuỗi octet tương ứng có độ dài xLen

Thông báo lỗi:

“số nguyên quá lớn”

Các bước:

1. nếu x ≥ 256^xLen, cho ra thông báo lỗi “số nguyên quá lớn” và dừng

2. viết số nguyên x duy nhất gồm xLen chữ số với cơ số 256:

x = x_xLen-1·256^xLen-1 + x_xLen-2·256^xLen-2 + … + x₁·256 + x₀

với 0 ≤ x_i < 256 (chú ý rằng một hay nhiều chữ số đầu sẽ bằng 0 nếu x nhỏ hơn 256^xLen-1).

...

X = X₁ X₂… X_xLen

5.3.2. Hàm cơ sở chuyển đổi từ dạng chuỗi octet về dạng số nguyên

OS2IP (X)

Chức năng:

Chuyển chuỗi octet thành một số nguyên không âm

Đầu vào:

Chuỗi octet cần chuyển đổi

...

Số nguyên không âm tương ứng

Các bước:

1. cho X₁X₂…X_xLen là các octet của X từ octet đầu tiên với octet cuối cùng, x_xLen-i là giá trị nguyên của octet Xi với 1 ≤ i ≤ xLen;

2. cho x = x_xLen-1·256^xLen-1 + x_xLen-2·256^xLen-2 + … + x₁·256 + x₀;

3. xuất ra x.

5.4. Các phép toán mật mã cơ sở

5.4.1. Phép toán cơ sở RSASP

RSASP (K, m)

...

Đầu vào:

Khóa bí mật RSA, với K có một trong hai dạng sau:

- cặp (n, d);

- bộ năm (p, q, dP, dQ, qlnv);

Biểu diễn của thông điệp, dưới dạng số nguyên giữa 0 và n-1

Đầu ra:

...

Biểu diễn của chữ ký, là số nguyên giữa 0 và n-1

Thông báo lỗi:

“biểu diễn thông điệp ở ngoài miền hợp lệ”

Giả thiết:

K là một khóa bí mật RSA hợp lệ

Các bước:

1. nếu biểu diễn của thông điệp m không nằm giữa 0 và n-1, cho ra thông báo lỗi “biểu diễn thông điệp ở ngoài miền hợp lệ” và dừng lại;

2. biểu diễn của chữ ký được tính như sau:

a. nếu dạng thứ nhất (n, d) của K được sử dụng thì s = m^d mod n;

...

i. Lấy s₁ = m^dP mod p và s₂ = m^dQ mod q

ii. Đặt h = (s₁ - s₂)·qlnv mod p

iii. Đặt s = s₂ + q·h

c. xuất ra s.

5.4.2. Phép toán cơ sở RSAVP

RSAVP ((n, e), s)

Đầu vào:

(n, e)

...

Biểu diễn của chữ ký, là số nguyên giữa 0 và n-1

Đầu ra:

Biểu diễn của thông điệp, là số nguyên giữa 0 và n-1

Thông báo lỗi:

“biểu diễn chữ ký ở ngoài miền hợp lệ”

Giả thiết:

...

Các bước:

1. nếu biểu diễn của chữ ký s không nằm giữa 0 và n-1, cho ra “biểu diễn chữ ký ở ngoài miền hợp lệ” và dừng lại;

2. đặt m = s^e mod n;

3. xuất ra m.

5.5. Lược đồ chữ ký RSA kèm phụ lục theo PSS

Các thao tác tạo chữ ký số áp dụng một thao tác định khuôn dạng vào một thông điệp trước khi nó được chuyển thành một biểu diễn thông điệp ở dạng số nguyên. Phép toán cơ sở RSASP được áp dụng vào biểu diễn thông điệp này để tạo ra chữ ký số. Đảo ngược quá trình này, các thao tác kiểm tra chữ ký áp dụng một phép toán cơ sở RSAVP vào một chữ ký để khôi phục một biểu diễn thông điệp, sau đó nó được chuyển thành thông điệp đã được định dạng ở dạng chuỗi octet. Thao tác kiểm tra được áp dụng vào thông điệp ban đầu và thông điệp đã được định dạng để xác định xem chúng có tương ứng với nhau hay không.

5.5.1. Thao tác tạo chữ ký

RSASSA-PSS-SIGN(K, M)

...

Khóa bí mật RSA của người ký

Thông điệp sẽ được ký, là một chuỗi octet

Đầu ra:

Chữ ký, chuỗi octet có độ dài k, với k là độ dài của môđun RSA theo octet

Thông báo lỗi:

...

Các bước:

1. mã hóa EMSA-PSS: Áp dụng thao tác EMSA-PSS-ENCODE (được giới thiệu ở phần sau) vào văn bản M để tạo ra thông điệp được định dạng EM có độ dài é(modBits-1)/8ù octet sao cho độ dài bit của số nguyên OS2IP (EM) nhiều nhất là modBits-1, với modBits là độ dài theo bit của số n (mođun RSA):

EM = EMSA-PSS-ENCODE (M, modBits-1)

Chú ý rằng độ dài octet của EM sẽ bằng k - 1 nếu modBits-1 chia hết cho 8 và bằng k nếu modBits-1 không chia hết cho 8. Nếu hàm EMSA-PSS-ENCODE cho ra thông báo lỗi “văn bản quá dài” thì RSASSA-PSS-SIGN cũng cho ra thông báo lỗi “văn bản quá dài” và dừng lại. Nếu EMSA-PSS-ENCODE cho ra thông báo “lỗi định dạng” thì RSASSA-PSS-SIGN cũng cho ra thông báo “lỗi định dạng” và dừng lại.

2. Chữ ký RSA:

a. chuyển thông điệp đã được định dạng (chuỗi octet) EM thành biểu diễn thông điệp ở dạng số nguyên m;

m = OS2IP (EM)

b. áp dụng phép toán cơ sở RSASP với K là khóa bí mật RSA và biểu diễn thông điệp m để tạo ra biểu diễn chữ ký là số nguyên s:

s = RSASP(K, m);

...

S = I2OSP (s, k)

3. xuất ra chữ ký S.

5.5.2. Thao tác kiểm tra chữ ký

RSASSA-PSS-VERIFY((n, e), M, S)

Đầu vào:

(n, e)

Khóa công khai RSA của người ký

...

Thông điệp mà chữ ký của nó cần được kiểm tra, là chuỗi octet

Chữ ký được kiểm tra, chuỗi octet có độ dài k, với k là độ dài theo octet của số n, môđun RSA

Đầu ra:

“chữ ký hợp lệ” hoặc “chữ ký không hợp lệ”

Các bước:

1. kiểm tra độ dài: Nếu độ dài của chữ ký S không là k octet, cho ra thông báo lỗi “chữ ký không hợp lệ” và dừng;

2. kiểm tra chữ ký RS;

...

s = OS2IP (S)

b. áp dụng phép toán cơ sở RSAVP với khóa công khai RSA là (n, e) và biểu diễn chữ ký s để tạo ra m là số nguyên biểu diễn thông điệp;

m = RSAVP ((n, e), s)

c. chuyển biểu diễn thông điệp m thành thông điệp đã được định dạng EM có độ dài emLen =é(modBits-1/8ù octet, với modBits là độ dài theo bit của số n (mođun RSA):

EM = I2OSP (m, emLen)

Chú ý rằng emLen sẽ bằng k-1 nếu modBits-1 chia hết cho 8 và bằng k nếu modBits-1 không chia hết cho 8. Nếu I2OSP cho ra thông báo lỗi “số nguyên quá lớn” thì RSASSA-PSS-VERIFY cho ra thông báo lỗi “chữ ký không hợp lệ” và dừng lại.

3. kiểm tra EMSA-PSS: Áp dụng thao tác kiểm tra EMSA-PSS-VERIFY (sẽ được mô tả ở phần 5.6 dưới đây) vào thông điệp M và thông điệp đã được định dạng EM để xác định xem chúng có tương ứng với nhau hay không;

Result = EMSA-PSS-VERIFY (M, EM, modBits-1)

4. nếu kết quả (Result) là “phù hợp” thì cho ra “chữ ký hợp lệ”. Ngược lại sẽ cho ra “chữ ký không hợp lệ”.

...

5.6.1. Thao tác định dạng

Phương pháp định dạng được tham số hóa bằng cách chọn:

- hàm băm (cố định với khóa RSA đã cho);

- hàm tạo mặt nạ (cố định với khóa RSA đã cho) và;

- độ dài phần phụ thêm (có thể thay đổi với khóa RSA đã cho).

Các hàm băm và hàm tạo mặt nạ được đề xuất sẽ được mô tả trong phần 6 và 5.6.3. Hình 2 minh họa thao tác định dạng.

Hình 2 - Minh họa thao tác định dạng

Công thức để tính EM:

...

EMSA-PSS-ENCODE (M, emBits)

Lựa chọn:

Hàm băm (độ dài đầu ra của nó theo octet là hLen)

MGF

Hàm tạo mặt nạ

...

Đô dài chủ định của phần phụ thêm theo octet

Đầu vào:

Văn bản để mã hóa, là một chuỗi octet

emBits độ dài tối đa theo bit của số nguyên OS2IP (EM), ít nhất bằng 8hLen + 8sLen + 9

Đầu ra:

Văn bản đã được mã, đó là chuỗi octet có độ dài emLen = éemBits/8ù

...

Các bước:

1. nếu độ dài của M lớn hơn giới hạn đầu vào cho hàm băm (2⁶⁴-1 đối với SHA-256 thì cho ra thông báo lỗi “văn bản quá dài” và dừng;

2. lấy mHash = h(M), đó là một chuỗi octet dài hLen;

3. nếu emLen < hLen + sLen + 2, cho ra thông báo “lỗi định dạng” và dừng;

4. tạo ra chuỗi octet ngẫu nhiên salt có độ dài sLen; nếu sLen = 0 thì salt không có;

5. đặt M’ = (0x)00 00 00 00 00 00 00 00 || mHash ||salt;

6. lấy H = Hash(M’), đó là một chuỗi octet dài hLen;

7. lấy PS là một chuỗi octet bằng 0 dài emLen - hLen - sLen - 2;

8. Lấy DB = PS || 0x01 || salt; DB là một chuỗi octet dài emLen-hLen - 1;

...

10. đặt 8emLen-emBits bit đầu tiên bên trái của octet đầu tiên bên trái trong maskedDB bằng 0;

11. lấy EM = maskedDB ||H || 0xbc;

12. xuất ra EM.

5.6.2. Thao tác kiểm tra

EMSA-PSS-VERIFY(M, EM, emBits)

Lựa chọn:

Hàm băm (độ dài đầu ra của nó theo octet là hLen)

...

MGF

Hàm tạo mặt nạ

sLen

Đô dài dự kiến của phần thêm theo octet

Đầu vào:

Thông điệp cần kiểm tra chữ ký, là chuỗi octet

...

Thông điệp đã được định dạng, là chuỗi octet có độ dài emLen = éemBits/8ù

emBits Độ dài tối đa theo bit của số nguyên OS2IP (EM), tối thiểu là 8hLen + 8sLen + 9

Đầu ra:

“phù hợp” hoặc “không phù hợp”.

Các bước:

1. nếu độ dài của M lớn hơn giới hạn đầu vào của hàm băm (2⁶⁴ - 1 octet đối với SHA-256, thì đưa ra thông báo “không phù hợp” và dừng;

2. đặt mHash = h(M), là chuỗi octet có độ dài hLen;

3. nếu emBits < 8hLen+8sLen+9, đưa ra thông báo “không phù hợp” và dừng;

...

5. đặt maskedDB là emLen-hLen-1 octet đầu tiên bên trái của EM, và H là hLen octet tiếp theo;

6. nếu 8emLen-emBits bit đầu tiên bên trái của octet đầu tiên bên trái trong maskedDB không phải tất cả bằng 0, đưa ra thông báo “không phù hợp” và dừng;

7. đặt dbMask = MGF(H, emLen-hLen-1);

8. đặt DB = maskedDB Å dbMask;

9. thiết lập 8emLen-emBits bit đầu tiên bên trái của DB bằng 0;

10. nếu emLen-hLen-sLen-2 octet đầu tiên bên trái của DB không phải bằng 0 hoặc nếu octet tại vị trí thử emLen-hLen-sLen-1 không bằng 0x01, đưa ra thông báo “không phù hợp” và dừng;

11. đặt salt bằng sLen octet cuối cùng của DB;

12. đặt M’ = 00 00 00 00 00 00 00 00 || mHash || salt

M’ là chuỗi octet có độ dài 8+hLen+sLen với 8 octet bằng 0 khởi đầu;

...

14. nếu H = H’, đưa ra thông báo “phù hợp”. Ngược lại, đưa ra thông báo “không phù hợp” .

5.6.3. Hàm tạo mặt nạ MGF dựa vào hàm băm

MGF(mgfSeed, maskLen)

Lựa chọn

Hàm băm (độ dài đầu ra của nó theo octet là hLen)

Đầu vào:

mgfSeed

...

maskLen

Độ dài chủ ý theo octet của mặt nạ, nhiều nhất là 2³²hLen

Đầu ra:

mask

Mặt nạ, là chuỗi octet có độ dài maskLen

Thông báo lỗi:

“mặt nạ quá dài”

Các bước:

...

2. lấy T là chuỗi octet rỗng;

3. với counter chạy từ 0 tới émaskLen/hLenù -1, thực hiện các bước

a. chuyển counter thành một chuỗi octet C có độ dài 4 octet;

C = I2OSP (counter, 4)

b. nối hàm mgfSeed với C, tính hàm băm của chuỗi này. Sau đó nối chuỗi octet T với giá trị băm vừa thu được.

T = T || h(mgfSeed || C)

4. xuất ra maskLen octet đầu tiên của T như là chuỗi octet mask.

6. Hàm băm SHA-256

6.1. Một số khái niệm và thuật ngữ

...

a, b, c,…, h

Các biến làm việc, các biến này là các từ 32 bit được sử dụng để tính toán các giá trị băm H⁽ⁱ⁾

H⁽ⁱ⁾

Giá trị băm thứ i. H⁽⁰⁾ là giá trị băm khởi tạo. H^(N) là giá trị băm cuối cùng được sử dụng để xác định bản tóm lược của văn bản

Hj⁽ⁱ⁾

Từ thứ j của giá trị băm thứ i, H₀⁽ⁱ⁾ là từ ngoài cùng bên trái của giá trị băm thứ i.

Hằng số được sử dụng cho vòng lặp thứ t của quá trình băm

...

Độ dài của thông điệp (ký hiệu là M) theo đơn vị bit

Số lượng bit trong một khối thông điệp (M⁽ⁱ⁾)

Thông điệp cần băm

M⁽ⁱ⁾

Khối thông điệp thứ l

M_j⁽ⁱ⁾

...

Số lượng các bit quay vòng hoặc dịch đi khi xử lý một từ

Số khối của bản thông điệp sau khi đã được bổ sung

Biến tạm thời lưu trữ (32 bit) trong quá trình tính toán

W_t

Từ (32 bit) thứ t trong chuỗi thông điệp.

6.1.2. Các ký hiệu tính toán

...

Phép AND bit

Phép OR bit

Phép XOR bit

Phép bù bit

Phép cộng mođun 2³²

...

Phép dịch trái, x<<n có nghĩa là dịch x đi n bit sang trái (loại bỏ n bit ngoài cùng bên trái) bổ sung n bit 0 vào bên phải;

Phép dịch phải, x>>n có nghĩa là dịch x đi n bit sang phải (loại bỏ n bit ngoài cùng bên phải) bổ sung n bit 0 vào bên trái.

6.1.3. Chuỗi các bit và các số nguyên

● một chữ số hexa là một phần tử thuộc tập {0, 1,… 9, a,… f};

● một từ là một chuỗi 32 bit có thể được biểu diễn bởi dãy các số hexa (8 chữ số hexa). Để chuyển đổi một chuỗi bit thành dạng một chuỗi hexa chúng ta có thể lần lượt chuyển đổi từng bộ 4 bit thành một số hexa tương ứng;

● một số nguyên lớn hơn bằng 0 và nhỏ hơn 2⁶⁴ có thể được biểu diễn như một từ (nếu nhỏ hơn 2³²) hoặc một cặp từ (nếu lớn hơn hoặc bằng 2³²). Chúng ta có thể dùng hai từ, để biểu diễn độ dài của thông điệp theo bit;

● đối với SHA-256, mỗi khối thông điệp gồm 512 bit, nó được biểu diễn dưới dạng 16 từ (32 bit).

6.1.4. Các phép tính với các từ

...

● cộng hai từ môđun 2³²;

● phép dịch phải SHRⁿ(x), với x là một từ (32 bit) và n là một số nguyên 0 ≤ n < 32, được định nghĩa như sau;

SHRⁿ(x) = x >> n.

● phép dịch vòng phải ROTRⁿ(x), với x là một từ (32 bit) và n là một số nguyên 0 ≤ n < 32, được định nghĩa như sau.

ROTRⁿ(x) = (x >> n) V (x << 32 - n)

Tức là lấy n bit loại ra ở phía cuối bổ sung vào phía đầu theo đúng thứ tự đã có từ trước

6.2. Thuật toán

6.2.1. Các hàm và các hằng được sử dụng cho thuật toán

6.2.1.1. Các hàm

...

Ch(x, y, z) = (x Ù y) Å (Ø x Ù z)

Maj(z, y, x) = (x Ù y) Å (x Ù z) Å (y Ù z)

= ROTR²(x) Å ROTR¹³(x) Å ROTR²²(x)

= ROTR⁶(x) Å ROTR¹¹(x) Å ROTR²⁵(x)

= ROTR⁷(x) Å ROTR¹⁸(x) Å SHR³(x)

= ROTR¹⁷(x) Å ROTR¹⁹(x) Å SHR¹⁰(x)

6.2.1.2. Các hằng số

SHA-256 sử dụng chuỗi 64 từ (32 bit) làm hằng số, . Các từ này lần lượt là 32 bit đầu tiên của phần thập phân khi lấy căn bậc ba 64 số nguyên tố đầu tiên. Khi biểu diễn dưới dạng hexa các hằng số có giá trị như liệt kê dưới đây:

...

Tiền xử lý được thực hiện trước khi bắt đầu tính toán giá trị băm. Bước tiền xử lý được chia làm 3 bước nhỏ: bổ sung thông điệp, chia thông điệp đã được bổ sung thành các khối, và thiết lập các giá trị băm khởi đầu H⁽⁰⁾.

6.2.2.1. Bổ sung thông điệp

Giả sử thông điệp M có độ dài là l bit, bổ sung bit “1” vào cuối thông điệp, tiếp theo là k bit 0, với k thỏa mãn l+1+k = 448 mod 512. Cuối cùng bổ sung một khối 64 bit để lưu giá trị l (độ dài thật của thông điệp). Như vậy thông điệp sau khi đã được bổ sung có độ dài là bội của 512 bit.

6.2.2.2. Chia thông điệp thành khối sau khi đã được bổ sung

Thông điệp sau khi đã được bổ sung được chia thành N khối 512 bit, M⁽¹⁾, M⁽²⁾,…, M^(N). Mỗi khối thông điệp gồm 16 từ (32 bit). 32 bit đầu tiên của khối thông điệp thứ i là , 32 bit tiếp theo là và 32 bit cuối cùng của khối thông điệp thứ i là .

6.2.2.3. Thiết lập các giá trị băm khởi đầu H⁽⁰⁾

Các giá trị băm khởi đầu gồm 8 từ (32 bit):

6.2.3. Thuật toán tính giá trị băm

...

Các từ tạo tạo ra từ khối thông điệp đầu vào được ký hiệu là W₀,W₁,…,W₆₃, tám biến làm việc được ký hiệu là a, b, c, d, e, f, g và h. Các từ của kết quả băm được ký hiệu là , chúng được gán các giá trị băm khởi đầu, H⁽⁰⁾, và sẽ được thay thế bởi các giá trị băm trung gian (sau khi mỗi khối thông điệp được xử lý), H⁽ⁱ⁾, và cuối cùng là giá trị băm, H^(N).

6.2.3.1. Tiền xử lý SHA-256

Thông điệp M được xử lý như mục 6.2.2.

6.2.3.2. Tính toán giá trị băm SHA-256

Việc tính toán giá trị băm SHA-256 sử dụng các hàm và hằng được định nghĩa trong phần 6.2.1. Phép tính “+” được xem là cộng môđun 2³².

Sau khi hoàn thành bước tiền xử lý, mỗi khối thông điệp, M⁽¹⁾, M⁽²⁾,…, M^(N) tuần tự được xử lý theo các bước dưới đây:

Với i từ 0 đến n

{

1. Tính các từ W_t từ khối thông điệp

...

với 0 ≤ t ≤ 15

với 16 ≤ t ≤ 63

2. Khởi gán tám biến làm việc a, b, c, d, e, f, g và h bằng các giá trị băm thứ (i - 1)

...

3. với t từ 0 đến 63, tính

{

h=g

g=f

f=e

...

d=c

c=b

b=a

a=T₁+T₂

}

4. Tính giá trị băm trung gian thứ i, H⁽ⁱ⁾

...

Sau khi xử lý N lần (tương ứng với N khối thông điệp), kết quả đầu ra hàm băm SHA-256 của thông điệp M là:

||||||||||||||

6.2.4. Dữ liệu kiểm tra

Để giúp các nhà lập trình kiểm tra tính đúng đắn của chương trình do mình xây dựng, TCVN này đưa ra các giá trị được sử dụng để kiểm tra:

6.2.4.1. Thông điệp đầu vào chỉ có một khối

...

6.4.4.2. Thông điệp đầu vào gồm nhiều khối

6.2.4.3. Đầu vào là một thông điệp dài

7. Bộ tạo số giả ngẫu nhiên dùng AES-128

Phần này sẽ mô tả bộ tạo số giả ngẫu nhiên sử dụng thuật toán mã hóa AES-128.

7.1. Một số ký hiệu

AES_K(M)

Hàm mã hóa AES-128. Thực hiện việc mã hóa khối thông điệp M (128 bit) bởi khóa K (128 bit). Trả về 128 bít dữ liệu đã mã của M (Chi tiết về hàm AES-128 được nêu trong tài liệu FIPS 197 “Advanced Encryption Standard”)

...

Giá trị 128 bit, là ngày tháng/thời gian (date/time) của hệ thống

XOR

Phép toán XOR bit

éxù

Số nguyên bé nhất lớn hơn hay bằng x, ví dụ: é6ù = é5.1ù = 6

Phép gán giá trị; ví dụ: a ¬ b có nghĩa là gán b cho a

7.2. Thuật toán

Đầu vào:

...

Số bit cần tạo ngẫu nhiên

V₀

128 bit ngẫu nhiên, lựa chọn bởi người dùng

DT_j

128 bit là ngày tháng/thời gian của hệ thống

128 bit khóa cho AES-128

Đầu ra:

Số giả ngẫu nhiên p có L bit

...

p = null

với j từ 1 đến éL/128ù, thực hiện các bước sau:

Ij = AES_K(DT_j)

x_j = AES_K(I_jXOR V_j-1)

V_j = AES_K(I_jXOR x_j)

p ¬ p || x_j

p ¬ Lấy L bit bên trái của p

8. Tiêu chuẩn tham số sử dụng trong chữ ký số RSA-PSS

Để sử dụng lược đồ chữ ký số RSA-PSS an toàn cần phải tuân thủ các yêu cầu sau đây:

...

1. cặp khóa RSA dùng để ký thì không được dùng cho mục đích khác (chẳng hạn dùng lại để mã thông điệp);

2. hai số nguyên tố p, q và số mũ bí mật d cần phải được giữ bí mật tránh việc bị truy cập bất hợp pháp, làm lộ hoặc sửa đổi. Môđun n và số mũ công khai e phải được công bố công khai;

3. mỗi người sử dụng cần có môđun n riêng;

4. độ dài của môđun n (nlen) không được nhỏ hơn 1024 bit và nên được thay đổi theo thời gian như sau:

Thời gian sử dụng

Độ an toàn

nlen tối thiểu

Tới năm 2010

...

Tới năm 2013

112

2048

Sau 2030

128

3072

Trong đó, độ an toàn (security_strength) là một số nguyên biểu thị lượng tính toán cần thiết để phá hệ mã.

Vì các phương pháp phá hệ mã thường xuyên được hoàn thiện nên cần phải định kỳ 3 đến 5 năm một lần xem xét lại nlen tối thiểu (có thể tham khảo chi tiết yêu cầu này trong tài liệu NIST Special Publication 800-57. Recommendation for Key Management - Part 1: general, May,2006).

8.2. Yêu cầu đối với các khóa RSA

...

a) số mũ công khai e cần được chọn trước khi tạo số mũ bí mật d;

b) số mũ công khai e cần phải là số nguyên dương lẻ sao cho: 65,537 ≤ e < 2^{nlen-2 x security_strength}

Với nlen là độ dài của môđun n theo bit.

Chú ý rằng e có thể là giá trị bất kỳ mà thỏa mãn ràng buộc 1(b); p và q sẽ được chọn (trong mục 2) sao cho e là nguyên tố cùng nhau với cả (p-1) và (q-1).

2. hai số nguyên tố p và q được tạo ngẫu nhiên và giữ bí mật cần phải được chọn với các ràng buộc sau:

a) (p-1) và (q-1) cần phải nguyên tố cùng nhau với số mũ công khai e;

b) mỗi một số trong bốn số (p + 1), (p - 1) và (q + 1), (q - 1) cần phải có các nhân tử nguyên tố lớn hơn 2^{security_strength+20};

c) nhân tử nguyên tố bí mật p, q cần phải được chọn ngẫu nhiên từ các số nguyên tố thỏa mãn ;

3. số mũ bí mật d cần phải được lựa chọn sau khi tạo p và q với các ràng buộc:

...

b) d = e^-¹ mod (LCM ((p-1), (q-1))).

(Chi tiết về hàm tạo các tham số RSA có thể tham khảo trong tài liệu FIPS 186-3: Digital Signature Standard).

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ và định nghĩa, thuật ngữ viết tắt

...

3.1.1. Thông điệp dữ liệu (data message)

3.1.2. Chữ ký số (digital signature)

3.1.3. Hàm băm (hash function)

3.1.4. Quá trình tạo chữ số (digital signature generation)

3.1.5. Quá trình kiểm tra chữ ký số (digital signature verification)

3.1.6. Bộ tạo số giả ngẫu nhiên (Pseudorandom number generator)

3.2. Từ viết tắt

4. Khái quát

5. Thuật toán chữ ký số RSA-PSS

...

5.2. Thuật toán RSA

5.2.1. Khóa công khai RSA

5.2.2. Khóa bí mật RSA

5.3. Các hàm cơ sở chuyển đổi dữ liệu

5.3.1. Hàm cơ sở chuyển đổi từ dạng số nguyên sang dạng chuỗi octet

5.3.2. Hàm cơ sở chuyển đổi từ dạng chuỗi octet về dạng số nguyên

5.4. Các phép toán mật mã cơ sở

5.4.1. Phép toán cơ sở RSASP

5.4.2. Phép toán cơ sở RSAVP

...

5.5.1. Thao tác tạo chữ ký

5.5.2. Thao tác kiểm tra chữ ký

5.6. Phương pháp định dạng cho chữ ký kèm phụ lục theo PSS (EMSA-PSS)

5.6.1. Thao tác định dạng

5.6.2. Thao tác kiểm tra

5.6.3. Hàm tạo mặt nạ MGF dựa vào hàm băm

6. Hàm băm SHA-256

6.1. Một số khái niệm và thuật ngữ

6.1.1. Biến, tham số

...

6.1.3. Chuỗi các bit và các số nguyên

6.1.4. Các phép tính với các từ

6.2. Thuật toán

6.2.1. Các hàm và các hằng được sử dụng cho thuật toán

6.2.2. Bước tiền xử lý

6.2.3. Thuật toán tính giá trị băm

6.2.4. Dữ liệu kiểm tra

7. Bộ tạo số giả ngẫu nhiên dùng AES-128

7.1. Một số ký hiệu

...

8. Tiêu chuẩn tham số sử dụng trong chữ ký số RSA-PSS

8.1. Các yêu cầu chung

8.2. Yêu cầu đối với các khóa RSA